高压水冲击波加工在改善肉类品质方面的应用

王 琦，靳 烨

（内蒙古农业大学食品科学与工程学院，内蒙古呼和浩特010018）

高压水冲击波加工在改善肉类品质方面的应用

王 琦，靳 烨*

（内蒙古农业大学食品科学与工程学院，内蒙古呼和浩特010018）

HDP（Hydrodynamic pressure processing）技术是一项用于改善肉品嫩度、提高肉品安全性、延长肉品货架期的新兴技术。HDP技术通过使肌肉结构物理性断裂从而使肉得到嫩化，并且它作为一种非热处理可杀死肉中非致病细菌，降低肉中微生物菌落数，从而延长肉品的货架期。

高压水冲击波加工技术，肉品，嫩化，安全性

高压水冲击波加工即HDP技术，俗称水下爆炸技术，是指在水下引发炸药发生爆炸后利用其产生的高能冲击波来改善肉的嫩度和安全性［2］。去骨原料肉中含有一定量的水分和非溶解空气，水分的含量占到75%以上，因此去骨原料肉和水一样具有一定的压缩功能和声学特性。在水下的高能冲击波遇到具有不同声学特点的物体就会发生反射，因此，去骨原料肉非常适合用HDP技术进行嫩化处理。其具体的操作过程是：将真空封装好的肉置于充满水的直径约1.22m，容量为1060L由吸震缓冲架支撑着的不锈钢桶内，装肉完毕后即在桶内适宜位置填装适量炸药，然后封盖并锁紧设有防护扣的圆拱形盖，引爆炸药后HDP操作即可完成，经过HDP处理的肉质瞬间由韧变嫩［2］。此爆炸必须是在充满水的密封容器中进行，高能炸药在水下引爆后能产生一个超音速的冲击波，这个冲击波通过液体媒介和真空包装最终作用于待处理的肉样。冲击波在不到1ms的时间内产生70～100MPa的压力，瞬时作用于待处理的肉样，使得肉由韧变嫩。其作用原理简单的来说就是利用爆炸产生的流体的动力对液体中的固形物施加一个瞬间压力，利用这个压力使得肉的嫩度得到改善并且有灭菌作用，提高了肉品的安全性。尽管Batsanov对冲击波引起的温度升高之间关系的研究表明，压力每升高100MPa可导致温度升高2～3℃，但压力的释放也会导致温度的下降，且产生的压力小于100MPa，水和肉的温度基本没有升高，因此HDP技术又是一种非热处理过程［17］。目前广泛使用的HDP发生装置主要有三种，一种是较大的塑料桶形容器（Plasitic explosive container，PEC），在塑料容器底部设置一个钢质的反射盘，肉放置在钢制反射盘上，将炸药吊在容器中央之后用盖子将桶封闭。另一种是一个固定的具有商业雏形容量为1060L的钢制容器，此容器中可安装4个或者8个冲击波缓冲吸收器，还有一种是一个固定的实验型容量为54L的钢制容器。

1 HDP技术对肉的嫩化作用

HDP技术可用于肉的嫩化是由Solomon和Long在1995年首次经过实验提出的［2］。经过不断发展，现在已经有很多有关用HDP技术改善肉嫩度的报道。肉的嫩度是一个复杂的风味特性，它很大程度上受到尸僵后酮体的收缩状况、肌肉蛋白的水解作用、肌纤维微观组织结构的完整性和结缔组织的多少，以及他们之间相互作用的影响。肉的嫩度同时也代表了肉的品质和质地，决定着肉的烹调和加工后最终的感官品质，是消费者选择肉和肉制品的首要衡量标准。

HDP技术对肉质嫩化的作用原理是由于高压冲击波把大多数肌纤维结构打断使肌纤维物理性断裂，肉质剪切力就会随之减小。1998年Solomon的研究小组首次证明了HDP技术的嫩化作用是使肌原纤维结构、肌肉的完整性和结缔组织复杂性破坏而得以产生的［4］。Zukerman和 Solomon（1998），Eastridgu和Zukerman等（1997）都曾经利用电子传感显微镜观察证明：HDP技术之所以能使肉嫩化是由于它能够把肌纤维结构中的肌节打断［4］，这项研究结果目前已经得到国外诸多学者的普遍肯定。Bowker等人对Brahman牛腿肉进行HDP处理后用SDS-PAGE法测定肌原纤维碎片中蛋白质的含量，结果表明经HDP处理后肌原纤维中蛋白质的含量也有显著增加（P＜0.05），增加了100～110kDa［19］。

有实验表明：若借助于HDP技术对肉进行嫩化处理，可将比较韧的生鲜肉原有的最小极限剪切力值6～8kg瞬间降至3～4kg或更小。经过电子显微镜观察，以HDP技术处理过的生鲜肉的肌纤维横、竖组织有60%～80%的已裂开。而通常情况下，肌纤维只要有20%的断裂程度，肉质就已经达嫩化标准［2］。Solomon等人对冷却牛排以及解冻牛排进行HDP处理实验，其结果表明经HDP技术处理后的冷却牛排以及解冻牛排的嫩度都有显著的增加（P＜0.05），不经HDP处理的冷冻牛排的剪切力为6.5kg，经HDP处理后剪切力可下降到3.6kg，经HDP处理的解冻牛排的剪切力也可比对照组下降2.9kg［15］。Callahan等利用不锈钢反射容器对牛半腱肌进行HDP处理，结果表明其嫩度有明显的改善，下降了0.37kg（P＜0.05）。这些结果都表明，HDP技术是一种非常有效的嫩化肉质的方法［3］。

2 HDP技术在改善肉的安全性方面的应用

通常用的肉类保鲜工艺（例如：加热、冷冻、干燥、腌制、发酵、使用化学防腐剂）会影响到产品的新鲜度和品质。目前在肉品保鲜方面大多数商家都添加人工合成防腐剂，这些防腐剂大多数都是通过延缓或完全抑制食品中的腐败或病原微生物而起到保鲜作用的。随着生活水平的提高，消费者更倾向于购买一些新鲜的、防腐剂添加量少的、安全性更高的肉制品。在过去的几年中，为了满足消费者对于新鲜、高品质、安全的食品的需求，曾出现过一些非热处理技术。这些技术必须对致病菌和腐败菌有致命的伤害，同时还必须能保持食品的新鲜度。但是往往这些方法都存在着一些局限性，有的成本太高，有的对肉质的改善效果不稳定，有的添加剂则对肉的风味有影响。而HDP处理技术作为一种非热处理，为同时提高肉安全性和品质提供了新的途径。

随着HDP技术在肉质嫩化技术中研究的不断深入，对HDP技术杀菌作用的研究也取得了一些成果。Williams-campbell和Solomon通过传统的微生物计数法对经过HDP技术处理后的碎牛肉和炖牛肉中的腐败菌数量进行检测，结果表明HDP可以使碎牛肉和炖牛肉片中的腐败菌从 1logcfu/g下降到2.5logcfu/g，且经过HDP处理后的炖牛肉的风味与对照组（未经任何处理）牛肉没有差别。随后Williams-Campbell又测量了经过HDP技术处理后的碎牛肉、整块牛肌和猪肉中的腐败菌的数目，结果表明：用HDP处理碎牛肉、整块牛肌和猪肉中的腐败菌可下降2logcfu/g～3logcfu/g［8］。Patel等利用更精确的方法——实时分子标记PCR法，快速检测经HDP处理后鸡肉中的沙门氏菌的数目，结果表明经HDP处理后鸡肉中几乎未检测出沙门氏菌［20］。Holzer在测定经过HDP处理后微生物数目的研究表明：HDP处理可以使牛肉中微生物群落迅速降低1.5logcfu/g［8］。Podolak在利用牛后腿肉经HDP处理后检测其中O157∶H7数目，对照组未经过HDP处理的O157∶H7数目为 1.29×103、2.88×104、2.19× 106cfu/g。经过HDP处理后O157∶H7数目有明显下降，为9.12×102、2.40×104、1.91×106cfu/g［16］。这些结果都充分表明，HDP技术在嫩化肉的同时不但可以有效减少各类肉中的腐败菌数目，还能有效减少肉中微生物群落数量。

3 HDP技术在肉制品中的应用

HDP技术不仅可以应用于鲜肉、冷却肉、解冻肉的嫩化，也可以应用于一些肉制品，但HDP技术在肉制品中的应用还不是非常广泛。应用于肉质品时其嫩化和杀菌效果与在原料肉中能达到基本相同的效果。其嫩化原理也是通过改善肉中蛋白质的功能结构来达到嫩化效果。目前有关于这种技术在即食法兰克福香肠（frankfurter）中有应用报道［7］，其方法是先用HDP技术对原料肉进行处理，之后将HDP处理后的原料肉灌注到肠衣中，并测定法兰克福香肠熟制后的剪切力，结果表明经过HDP处理后的法兰克福香肠的嫩度得到有效改善。Patel等在法兰克福香肠表面接种了含有5种单核李斯特杆菌的混合液，之后用抗菌剂和HDP联用对香肠进行处理，测定其中单核李斯特菌的残留数目。结果表明，经过抑菌剂和HDP技术联用处理后的香肠表面的李斯特杆菌数目明显少于只经过抗菌剂处理的样品（下降了2logcfu/g）［7］。这表明经过HDP处理后的肉制品的嫩度和安全性都有了提高。以上两个实验中HDP技术均是对肉制品中的原料肉进行处理后再将其制成成品。

4 HDP技术的前景与展望

在不断的实验过程中HDP开发者们了解到，HDP技术对肉的嫩化作用和杀菌作用还与很多因素有关，比如冲击波容器的构造、类型、使用炸药的数量、炸药放置的位置、炸药的形状以及是否在冲击波发生容器中安装冲击波缓冲吸收器等［2］。这些因素都直接或间接地影响着HDP的嫩化和杀菌效果。

HDP技术有着潜在的发展需求以及良好的市场前景。在1997年国外相关研究者就已经开始论证并开发HDP技术，经过将近10余年的发展，HDP技术也日趋成熟。它有着作用时间迅速、非热处理、嫩化肉的同时还可以杀菌并延长肉的货架期等众多优点，符合我国肉类产业工业化生产的发展趋势。我国年产牛肉600万t以上，批销商们为周转处理这些牛肉，通常要耗费大量电能冷冻冷藏转存半个月左右时间，若采用HDP技术对这些牛肉中的一半予以转嫩处理，转存老化时间可缩减至一周左右，可以节省大量能源、物力和财力。随着人们追求更优质更健康更安全食品主需求日益增多，HDP技术以其在肉质保鲜过程中不添加任何食品防腐剂，不破坏食品原有感官特性和营养成分等优点，因而会越来越受到广大生产者和消费者的青睐。除了可以提高肉的嫩度和安全性之外，HDP技术还可以为生产商带来很多益处，比如可以增加蛋白质的功能性［2］，缩短加工时间（腌制时间，盐分平衡时间），还可以节省更多成本等。

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Hydrodynamic pressure processing to improve meat quality and safety

WANG Qi，JIN Ye*
（College of Food Science and Engineering，Inner Mongolia Agricultural University，Huhhot 010018，China）

Hydrodynamic pressure processing（HDP）is a new method to improve meat quality and safety.The instantaneous tenderizing that is observed in HDP-treated meat is most likely due to the direct physical disruption that occurs within and between myofibrils due to the high-pressure shock wave.As a kind of nonthermal process，HDP processing can also reduce bacterial population and microbial flora in meat.

hydrodynamic；pressure processing；meat；tenderization；safety

TS251.1

A

1002-0306（2011）02-0422-03

2009-12-07 *通讯联系人

王琦（1985-），女，研究生，研究方向：畜产品加工及安全生产。